マイクロプラズマ・液体界面を有する微細気泡輸送によるバイオ・メディカル機能創発

• Project Area: Plasma medical innovation
• Project/Area Number: 25108504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 山西 陽子 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (50384029)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2014: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: バイオMEMS / 知能機械学 / 液中プラズマ / ラジカル輸送 / ３次元加工 / 遺伝子導入

Outline of Annual Research Achievements

本研究はマイクロ流路内にプラズマ・液体界面を有するマイクロナノ気泡列を発生させ，そのプラズマ状態の気泡を輸送して，悪性細胞の殺菌・死滅・3 次元加工をする技術を目指しプラズマ界面の特異な作用を利用した機能創発を目的として研究を行った．特異な電極構造によりプラズマ気泡界面には様々な試薬や遺伝子を封入できるため低侵襲治療技術等，バイオ・メディカル分野への実用化を目指した．研究実績として具体的には3つの項目に分けられる．一つ目は放電による電界誘起による指向性高速発射気泡を利用して生体試料への遺伝子導入技術の構築を行ったこと，二つ目として出力を上げてプラズマとキャビテーションを同時に利用したプラズマキャビテーションによる加工技術の開発を行いポリマーから生体試料の大きな範囲での3次元加工技術を構築したこと，3つ目としてプラズマ発光後のラジカル等の活性種を内包した気泡をマイクロ流路内において輸送することを確認できたことである．
特に3つ目のラジカル内包気泡については，マイクロチップ内において循環流路を作成することによって，化学活性種の濃縮を試み，新しいコンセプトのマイクロ流体チップを生み出すことに成功した．合わせて癌細胞や皮膚接着細胞についての培養環境の立ち上げも完成した．これらをマイクロチップ内に播種することによって，実用化へ向けて一歩近づいた．
電界誘起プラズマ気泡による遺伝子導入，生体組織等の3次元加工及びラジカル等化学活性種の分散・濃縮輸送についてのデバイスを開発したことにより今後より一層のバイオ・医療の分野での実用化を目指すものとする．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 電界誘起気泡による針なし注射器 (2015)
  • Author(s): 山西陽子
  • Journal Title: 自動車技術 Volume: 69 Pages: 86-87
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 電界・プラズマを利用したマイクロバブル射出による細胞加工 (2014)
  • Author(s): 山西陽子
  • Journal Title: 日本機械学会誌 Volume: 117 Pages: 28-31
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 電界誘起気泡メスと機能性界面 (2014)
  • Author(s): 山西陽子
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 65 Pages: 510-511
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Local Ablation of a Single Cell Using Micro/Nano Bubbles (2013)
  • Author(s): Hiroki Kuriki, Yoko Yamanishi, Shinya Sakuma, Satoshi Akagi, Fumihito Arai
  • Journal Title: Journal of Robotics and Mechatronics Volume: 25-3 Pages: 476-483
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 電界誘起気泡による機能創発 (2015)
  • Author(s): 山西陽子
  • Organizer: No14-173 バイオロボティクス 特別講演会, 日本機械学会
  • Place of Presentation: 信州大学繊維学部
  • Year and Date: 2015-02-23
  • Invited
• [Presentation] Emerging Functions of Electrically-induced Bubble Knife (2015)
  • Author(s): Yoko Yamanishi
  • Organizer: 水素先端世界フォーラム2015(HYDROGENIUS研究シンポジウム)
  • Place of Presentation: 九州大学伊都キャンパス
  • Year and Date: 2015-02-04
  • Invited
• [Presentation] Minimally Invasive Needle-free Bubble Injector for Gene Therapy (2015)
  • Author(s): Minimally Invasive Needle-free Bubble Injector for Gene Therapy
  • Organizer: The 28th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2015)
  • Place of Presentation: ポルトガル，エストリル
  • Year and Date: 2015-01-21
• [Presentation] 電界・プラズマを利用したマイクロバブル射出による機能創発 (2014)
  • Author(s): 山西陽子
  • Organizer: 第７回超音波とマイクロバブルの相互作用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: 横浜国大
  • Year and Date: 2014-12-19
  • Invited
• [Presentation] 液中プラズママイクロナノバブルによる循環流路内活性種凝集 (2014)
  • Author(s): 小林 卓矢，山西 陽子
  • Organizer: 日本機械学会第６回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 松江，島根
  • Year and Date: 2014-11-21
• [Presentation] プラズマキャビテーションによる液中マイクロ加工 (2014)
  • Author(s): 荒川 佑太，大村 実樹子，山西 陽子
  • Organizer: 日本機械学会第６回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 松江，島根
  • Year and Date: 2014-11-21
• [Presentation] Minimally-invasive Local Injection by Electrically-driven Narrow Orifice Channel (2014)
  • Author(s): Kazuki Takahashi, Shun Omi, Yoko Yamanishi
  • Organizer: International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2014)
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-11-10
• [Presentation] 電界誘起気泡メスによる機能創発 (2014)
  • Author(s): 山西陽子
  • Organizer: 日本機械学会熱工学部門，熱工学カンファレンス
  • Place of Presentation: 芝浦工大豊洲キャンパス
  • Year and Date: 2014-11-08
  • Invited
• [Presentation] プラズマ誘起気泡による局所アブレーション (2014)
  • Author(s): 大村実樹子，荒川佑太，辻本大介，山西陽子
  • Organizer: 第30回化学とマイクロナノシステム研究会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-10-03
• [Presentation] Emergent Functions of Electrically-Induced Bubbles (2014)
  • Author(s): Yoko Yamanishi
  • Organizer: IUMRS-ICA2014
  • Place of Presentation: 福岡大学
  • Year and Date: 2014-08-24
  • Invited
• [Presentation] 多極電極による微小円管内プラズマ-液体界面輸送 (2014)
  • Author(s): Azman Imran, 辻本大介, 山西 陽子
  • Organizer: ROBOMECH 2014 in Toyama, (社)日本機械学会ロボメカ部門
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2014-05-27
• [Presentation] 磁場によるプラズマ-液体界面輸送の軌道制御 (2014)
  • Author(s): 辻本大介, Azman Imran, 山西 陽子
  • Organizer: ROBOMECH 2014 in Toyama, (社)日本機械学会ロボメカ部門
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2014-05-27
• [Presentation] 液中プラズマ-液体界面の輸送と機能創発 (2014)
  • Author(s): 辻本大介，神林卓也，小見駿，周澤道，道田亮平，荒川佑太，山西 陽子
  • Organizer: 第29回化学とマイクロナノシステム研究会
  • Place of Presentation: 日本女子大学
  • Year and Date: 2014-05-23
• [Presentation] Local injection using regent-laden micro-bubbles (2014)
  • Author(s): S. Takasawa, K. Takahashi, H. Kuriki, F. Arai, Y. Yamanishi
  • Organizer: 5th International conference on Plasma Medicine (ICPM5)
  • Place of Presentation: Nara，JAPAN
  • Year and Date: 2014-05-20
• [Presentation] Electrically-driven micro-bubbles assisted protein crystallization (2014)
  • Author(s): Y. Yamanishi, S. Takasawa, H. Kuriki, F. Arai
  • Organizer: 5th International conference on Plasma Medicine (ICPM5)
  • Place of Presentation: Nara，JAPAN
  • Year and Date: 2014-05-20
• [Presentation] Transportation of monodispersed micro-plasma bubble in microfluidic chip under atmospheric pressure
  • Author(s): Yoko Yamanishi, Seigo Sameshima, Hiroki Kuriki, Shinya Sakuma and Fumihito Arai,
  • Organizer: Transducers 2013
  • Place of Presentation: スペイン，バルセロナ
• [Presentation] Disintegration and Conveyance of Dielectric Barrier Discharge-Generated Micro-Plasma Ball under Water
  • Author(s): Imran Azman, Daisuke Tsujimoto, Seigo Sameshima, Fumihito Arai, Yoko Yamanishi
  • Organizer: IEEE MHS2014
  • Place of Presentation: 名古屋大学，名古屋
• [Presentation] 電界誘起気泡による機能創発
  • Author(s): 山西陽子
  • Organizer: 東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
  • Place of Presentation: 東北大学，仙台
  • Invited
• [Presentation] 電界誘起気泡による遺伝子導入
  • Author(s): 山西陽子
  • Organizer: 公開研究会 先端医療とプラズマ医療
  • Place of Presentation: 愛媛大学，松山
  • Invited
• [Presentation] 大気圧液中下による離散プラズマボールの輸送
  • Author(s): 山西陽子，Azman Imran，辻本大介
  • Organizer: 日本機械学会第５回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] マイクロ流路内単分散マイクロプラズマ気泡の生成
  • Author(s): 山西陽子，Azman Imran，辻本大介
  • Organizer: 第 74 回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学，京都
• [Presentation] 液中プラズマ-液体界面の輸送と機能創発
  • Author(s): 辻本 大介，神林卓也，小見駿，周澤道，道田亮平，荒川佑太，山西 陽子
  • Organizer: 第29回化学とマイクロナノシステム研究会
  • Place of Presentation: 日本女子大学，東京
• [Book] 日本機械学会誌２０１４年７月号 (2014)
  • Author(s): 山西陽子
  • Total Pages: 3
  • Publisher: 日本機械学会
• [Remarks]
  • URL: http://www.sic.shibaura-it.ac.jp/~yoko/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 気泡噴出部材、気液噴出部材、局所アブレーション装置及び局所インジェクション装置 (2014)
  • Inventor(s): 山西 陽子，高橋 和基, 小見 駿
  • Industrial Property Rights Holder: JST
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-226699
  • Filing Date: 2014-11-07
• [Patent(Industrial Property Rights)] 気泡噴出チップ、局所アブレーション装置及び局所アブレーション方法、並びにインジェクション装置及びインジェクション方法 (2014)
  • Inventor(s): 山西 陽子，濱野 洋平, 神林 卓也
  • Industrial Property Rights Holder: JST
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-201440
  • Filing Date: 2014-09-30
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機結晶加工用チップ、有機結晶回転装置及び有機結晶加工装置 (2014)
  • Inventor(s): 山西 陽子，高澤 曹, 周 澤道
  • Industrial Property Rights Holder: 山西 陽子，高澤 曹, 周 澤道
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-213243
  • Filing Date: 2014-10-17